化工专题报告：高性能纤维投资机会来临（35页）

行业报告下载 2019年05月01日 06:11 管理员

碳纤维碳纤维生产工艺复杂，包括聚合、纺丝、氧化碳化、表面处理和上浆。目前聚合方面已有黏胶、沥青、聚丙烯腈及生物质等多种原料及聚合技术，应用最为广泛及成熟的仍为聚丙烯腈；纺丝方面碳纤维采用溶液纺丝技术，一般小丝束纤维使用干喷湿纺，大丝束纤维使用低成本腈纶工艺；氧化碳化是将有机高分子转变成无机碳化纤维的核心工艺，工艺冗长、装备昂贵、能耗高、污染严重、制备成本高；表面处理及上浆步骤通过表面改性，将碳化纤维转变为碳纤维。

碳纤维原丝的主要纺丝技术包括溶液纺丝和熔融纺丝两大类。前者根据具体工艺的不同又细分为湿法纺丝、干喷湿纺、凝胶纺丝等。目前最主要的纺丝工艺是湿法纺丝和干喷湿纺。凝胶纺丝虽有专利，但尚无工业化报道；熔融纺丝主要用于沥青基碳纤维原丝的生产，在 PAN 基碳纤维原丝生产中应用较少。

原丝经预氧化、碳化和后处理等工艺制得碳纤维，其中预氧化是关键步骤。原丝在空气介质的预氧化炉中处理，温度为 200~300℃。通过预氧化，原丝的大分子链转化为环状梯形结构，使其在高温碳化时不熔不燃，保持纤维形态。预氧化丝在惰性气体保护下进入炭化炉，炉内温度 800~1500℃。纤维在炉内进行碳化反应，直链状大分子交联后转变为稠环状结构。纤维中碳含量从 60%左右升至约 95%，形成梯形六元环连接的乱层状石墨片结构。